NL8802827A

NL8802827A - EARTHQUAKE SIMULATOR FOR A FUN PARK.

Info

Publication number: NL8802827A
Application number: NL8802827A
Authority: NL
Original assignee: Itrec Bv
Priority date: 1988-11-16
Filing date: 1988-11-16
Publication date: 1990-06-18
Also published as: US5009412A; EP0369548A1

Description

Betreft: Aardbevingssimulator voor een pretpark.Subject: Earthquake simulator for an amusement park.

De uitvinding heeft betrekking op een aardbevingssimulator voor een pretpark.The invention relates to an earthquake simulator for an amusement park.

Beoogd wordt een simulator te verschaffen waarop een betrekkelijk groot aantal personen (bijvoorbeeld 25 tot 60 personen) kan plaats nemen waarbij aan die personen de indruk wordt gegeven een aardbeving mee te maken zonder dat die personen enig gevaar lopen.The aim is to provide a simulator that can accommodate a relatively large number of persons (for example 25 to 60 persons), giving those persons the impression of experiencing an earthquake without putting those persons in any danger.

Volgens de uitvinding omvat de simulator een platform waarop tenminste 25 stoelen met veiligheidsbeugels of -gordels zijn bevestigd, een onderframe, tenminste drie hydraulische cilinders die tussen bevestigingsogen van het onderframe en van het platform middels bollagers of cardanscharnieren zijn bevestigd zodanig dat het platform met tenminste drie onafhankelijk te sturen vrijheidsgraden kan bewegen, welke cilinders deel uitmaken van een hydraulisch circuit waarvan de kleppen door een geprogrammeerde microprocessor bestuurbaar zijn.According to the invention, the simulator comprises a platform on which at least 25 chairs with safety braces or belts are mounted, a bottom frame, at least three hydraulic cylinders that are mounted between fixing eyes of the bottom frame and of the platform by means of spherical bearings or gimbals so that the platform has at least three independently controlled degrees of freedom, which cylinders are part of a hydraulic circuit, the valves of which are controllable by a programmed microprocessor.

Om het platform met zes vrijheidsgraden in drie loodrecht op elkaar staande richtingen (x, y en z) onafhankelijk te kunnen verplaatsen zijn bij een voorkeursuitvoering tussen het onderframe en het platform drie volgens een driehoek gerangschikte, in hoofdzaak verticale hydraulische cilinders aangebracht evenals drie in hoofdzaak horizontale cilinders waarvan zich er twee in hoofdzaak evenwijdig aan elkaar en de derde loodrecht daarop uitstrekken.In order to be able to independently move the platform with six degrees of freedom in three perpendicular directions (x, y and z), in a preferred embodiment, three triangular, substantially vertical hydraulic cylinders are arranged between the bottom frame and the platform, as well as three substantially horizontal cylinders, two of which extend substantially parallel to each other and the third at right angles thereto.

Elke cilinder kan onafhankelijk van de andere worden bediend waarbij de in- en uitschuifbeweging van de zuigerstang een minimale invloed heeft op de in- en uitschuifbeweging van de zuigerstang van de andere vijf cilinders.Each cylinder can be operated independently of the others, with the retraction and retraction of the piston rod having a minimal effect on the retraction and retraction of the piston rod of the other five cylinders.

Cardanscharnieren voldoen goed, zijn echter kostbaar. De voorkeur verdienen daarom bollagers. Het is noodzakelijk statisch onbepaalde situaties te vermijden. Bij toepassing van bollagers moet er in verband hiermede voor worden gezorgd dat de rotatie om een as die samenvalt met of evenwijdig loopt aan de hartlijn van de betreffende hydraulische cilinder, wordt verhinderd. Daarom is elk bollager voorzien van een wiel dat tussen twee met het platform c.q. onderframe verbonden geleidingsplaten wordt geleid.Cardan hinges are good, but are expensive. Spherical bearings are therefore preferred. It is necessary to avoid statically indefinite situations. When using spherical bearings, it must be ensured in this connection that rotation about an axis that coincides with or runs parallel to the center line of the hydraulic cylinder concerned is prevented. Therefore, each spherical bearing is equipped with a wheel that is guided between two guide plates connected to the platform or bottom frame.

Om de hoeveelheid energie nodig om het platform te verplaatsen tot een minimum te beperken steekt de zuigerstang van elk van de verticale hydraulische cilinders in een cilinder die in verbinding staat met een drukvat waarin olie door een samengeperst gas (stikstof) op hoge druk kan worden gebracht.To minimize the amount of energy required to move the platform, the piston rod of each of the vertical hydraulic cylinders plugs into a cylinder that communicates with a pressure vessel in which oil can be pressurized by a compressed gas (nitrogen) .

Op het platform zijn één of meer bouwwerken nagebootst die geheel of gedeeltelijk een beperkte uitwijkbeweging kunnen ondergaan. Ook andere voorzieningen die verband houden met geluidseffecten, licht en rook kunnen zijn toegevoegd.One or more structures have been simulated on the platform that can undergo partial or partial evasion movements. Other features related to sound effects, light and smoke may also have been added.

De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren, waarin een uitvoeringsvoorbeeld is weergegeven, nader worden toegelicht.The invention will now be explained in more detail with reference to the figures, in which an exemplary embodiment is shown.

Figuur 1 toont een perspectivisch aanzicht op de onderzijde van de aardbevingssimulator, waarbij een deel van het onderframe weggebroken is gedacht.Figure 1 shows a perspective view of the underside of the earthquake simulator, with part of the bottom frame thought to be broken away.

Figuur 2 toont een aanzicht gedeeltelijk in doorsnede van een verticale hydraulische cilinder die bij de simulator wordt gebruikt.Figure 2 shows a partial cross-sectional view of a vertical hydraulic cylinder used with the simulator.

Figuur 3 toont een doorsnede volgens de lijn III-III in figuur 2.Figure 3 shows a section along the line III-III in Figure 2.

De weergegeven aardbevingssimulator bestaat uit een stalen platform 1 dat via drie verticale hydraulische cilinders 2a, 2b, 2c wordt ondersteund door een onderframe 4. Tussen het platform 1 en het onderframe 4 zijn voorts drie horizontale hydraulische cilinders 3a, 3b, 3«. geplaatst. Onder het begrip hydraulische cilinder valt ook een samenstel van aan elkaar gekoppelde, in dezelfde richting werkende cilinders.The earthquake simulator shown consists of a steel platform 1 which is supported by a lower frame 4 via three vertical hydraulic cylinders 2a, 2b, 2c. In addition, between the platform 1 and the lower frame 4 are three horizontal hydraulic cylinders 3a, 3b, 3 «. placed. The term hydraulic cylinder also includes an assembly of linked cylinders operating in the same direction.

Het onderframe wordt in een kuil in de grond geplaatst zodanig dat het platform 1 zich ongeveer ter hoogte van het maaiveld bevindt.The bottom frame is placed in a hole in the ground such that the platform 1 is approximately at the level of the ground level.

Op het platform is een aantal (bijvoorbeeld circa 50) stoelen 5 en nabil de riien stoelen, die op verschillende niveau's kunnen zijn geplaatst, is een bouwwerkt nagebootst, in het weergegeven geval een tempel met zuilen 6 en daarop ondersteunde dak- of plafonddelen 7.A number of (for example about 50) chairs 5 are placed on the platform and a structure has been simulated next to the large chairs, which can be placed on different levels, in the case shown a temple with columns 6 and roof or ceiling parts 7 supported on it.

De verticale cilinders 2a, 2b, 2c zijn zodanig volgens een driehoek gerangschikt, dat het zwaartepunt van het platform ongeveer samenvalt met het zwaartepunt van de driehoek. Twee horizontale hydraulische cilinders 3a en 3b zijn evenwijdig aan elkaar en de derde horizontale hydraulische cilinder 3c strekt zich loodrecht op de eerste twee uit.The vertical cylinders 2a, 2b, 2c are arranged in a triangle such that the center of gravity of the platform coincides approximately with the center of gravity of the triangle. Two horizontal hydraulic cylinders 3a and 3b are parallel to each other and the third horizontal hydraulic cylinder 3c extends perpendicular to the first two.

De verticale cilinders 2a, 2b, 2c verzorgen de verticale bewegingen en kantelbewegingen om twee horizontale hoofdassen.The vertical cylinders 2a, 2b, 2c provide the vertical movements and tilt movements about two horizontal main axes.

De verbindingen tussen de hydraulische cilinders met het platform 1 en met het onderframe 1 laten scharnierbewegingen in twee loodrecht op elkaar staande draairichtingen toe. Deze verbindingen kunnen uit cardankoppelingen bestaan doch bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van bollagers.The connections between the hydraulic cylinders with the platform 1 and with the bottom frame 1 allow pivoting movements in two directions perpendicular to each other. These connections can consist of universal joints, but spherical bearings are preferably used.

De plaatsing van de cilinders en de genoemde scharnierverbindingen zijn zodanig gekozen dat het platform met zes vrijheidsgraden onafhankelijk in de x, y en z-richting kan worden bewogen, waarbij het platform om de x-as, y-as en z-as kan kantelen.The placement of the cylinders and the mentioned pivot joints are chosen so that the platform with six degrees of freedom can be moved independently in the x, y and z direction, whereby the platform can tilt about the x axis, y axis and z axis .

Voor de constructie van de bollagers wordt verwezen naar de figuren 2 en 3. Aan de oren 9 van het platform is een as 11 bevestigd die aan zijn omtrek van een bollichaam 12 is voorzien. Dit bollichaam steekt in een kom 13 die via een oog 14 aan de kop van de zuigerstang 15 is bevestigd. Aan het oog 14 is via een tap 16 tevens een wiel 17 gelagerd, dat wordt geleid door twee geleideplaten 18 die op de oren 9 zijn gelast. Het wiel 17 en de platen 18 verhinderen dat de zuigerstang 15 en de hydraulische cilinder 2 over een willekeurige hoek ten opzichte van elkaar kunnen roteren. Dit zou tot ongewenste statisch onbepaalde situaties kunnen leiden.For the construction of the spherical bearings, reference is made to Figures 2 and 3. A shaft 11 is attached to the ears 9 of the platform and is provided with a ball body 12 on its circumference. This ball body protrudes into a cup 13 which is attached to the head of the piston rod 15 via an eye 14. A wheel 17 is also mounted on the eye 14 via a pin 16, which is guided by two guide plates 18 which are welded to the ears 9. The wheel 17 and the plates 18 prevent the piston rod 15 and the hydraulic cylinder 2 from rotating at any angle with respect to each other. This could lead to unwanted statically indefinite situations.

De zuigerstang 15 die met de zuiger 19 is verbonden strekt zich aan de andere zijde van de zuiger verder uit door de deksel 20 van een tweede cilinder 21 die via een leiding 22 in verbinding staat met een accumulator 23, in het onderste deel 23a waarvan zich olie en in het bovenste deel 23b waarvan zich onder hoge druk gebrachte stikstof bevindt. De door middel van de stikstof onder hoge druk gebrachte olie belast het ondervlak van de zuigerstang 15 opwaarts. Het gewicht van het platform wordt aldus via de drie verticale hydraulische cilinders opgenomen door de stikstofdruk. Om de zuigerstang 15 uit te schuiven, wordt via de leidingen 24 en 25 olie toe- en afgevoerd. De daarvoor benodigde energie is tot een minimum beperkt.The piston rod 15 connected to the piston 19 extends further on the other side of the piston through the cover 20 of a second cylinder 21 which is connected via a line 22 to an accumulator 23, in the lower part 23a of which oil and in the upper part 23b of which there is high pressure nitrogen. The oil pressurized by means of the nitrogen presses the bottom surface of the piston rod upwards. The weight of the platform is thus absorbed by the nitrogen pressure via the three vertical hydraulic cylinders. In order to extend the piston rod 15, oil is supplied and discharged via the lines 24 and 25. The energy required for this is kept to a minimum.

De onderkant van de cilinder 21 is op dezelfde wijze door middel van een bollager verbonden met twee oren 9 van het onderframe 4.The bottom of the cylinder 21 is likewise connected by means of a spherical bearing to two ears 9 of the bottom frame 4.

Ook de horizontale cilinders 3a, 3b en 3c zijn door middel van bollagers verbonden met oren 9 respectievelijk 2 van het platform 1 respectievelijk het onderframe 4. Bij deze horizontale hydraulische cilinders ontbreken de stikstofaccumulator en de tweede cilinder 21.The horizontal cylinders 3a, 3b and 3c are also connected by means of spherical bearings to ears 9 and 2 of platform 1 and bottom frame 4 respectively. These horizontal hydraulic cylinders lack the nitrogen accumulator and the second cylinder 21.

De leidingen 24 en 25 van elke cilinder 2a, 2b, 2c en 3a, 3b, 3c maken deel uit van een hydraulisch circuit waarvan de kleppen worden gestuurd door een geprogrammeerde microprocessor.The lines 24 and 25 of each cylinder 2a, 2b, 2c and 3a, 3b, 3c are part of a hydraulic circuit, the valves of which are controlled by a programmed microprocessor.

Bij een volgens de uitvinding gebouwde uitvoering van de aardbevingssimulator bedragen de translatieversnellingen meer dan 4 meter per seconde kwadraat en bedragen de amplitude's tenminste 0,3 meter.In an embodiment of the earthquake simulator built according to the invention, the translation accelerations are more than 4 meters per second squared and the amplitudes are at least 0.3 meters.

De in rijen op verschillende niveau's op het platform bevestigde stoelen zijn voorzien van veiligheidsbeugels die tijdens bedrijf van de simulator niet kunnen worden geopend door de op de stoelen zittende personen.The seats mounted on the platform in rows at different levels are equipped with safety bars that cannot be opened by the persons sitting on the seats during operation of the simulator.

De zuilen 6 bestaan uit verscheidene ringvormige stukken 6a, 6b die excentrisch om een centrale binnenas kunnen draaien. De onderste ring is bijvoorbeeld vast met het platform verbonden. De dak- en plafonddelen 7 zijn via stevige scharnieren met de boveneinden van de zuilen 6 bevestigd en kunnen binnen bepaalde grenzen een kantelbeweging uitvoeren. Geluids- en rookeffekten kunnen de illusie van een aardbeving versterken.Columns 6 consist of several annular pieces 6a, 6b which can rotate eccentrically about a central inner shaft. The bottom ring is, for example, permanently connected to the platform. The roof and ceiling parts 7 are fixed to the top ends of the pillars 6 via sturdy hinges and can perform a tilting movement within certain limits. Noise and smoking effects can enhance the illusion of an earthquake.

Claims

Amusement park earthquake simulator, characterized by a platform (l) on which at least 25 seats (5) fitted with safety braces or belts are mounted, a bottom frame (4), at least three hydraulic cylinders (2, 3) which are fitted between the mounting eyes of the the lower frame and the platform are mounted in spherical bearings or cardan hinges in such a way that the platform can move with at least three degrees of freedom that can be controlled independently, which cylinders are part of a hydraulic circuit, the valves of which can be controlled by a programmed microprocessor.

Earthquake simulator according to claim 1, characterized in that between the bottom frame (4) and the platform (1) are arranged three substantially vertical hydraulic cylinders (2a, 2b, 2c) arranged in a triangle, as well as three substantially horizontal hydraulic cylinders cylinders (3a, 3b, 3c), two of which extend substantially parallel to each other and the third perpendicular thereto.

Earthquake simulator according to claim 1 or 2, characterized in that the hinge connection between the cylinders and the platform and the bottom frame comprises a spherical bearing, each spherical bearing comprising a wheel (17) which is connected between two guide plates connected to the platform or bottom frame. (18) is led.

Earthquake simulator according to any one of the preceding claims, characterized in that the piston rod (2) of each of the vertical hydraulic cylinders protrudes into a cylinder (21) which communicates with a pressure vessel (23), in which oil is compressed by a gas (nitrogen) is brought to high pressure.

Earthquake simulator according to any one of the preceding claims, characterized in that one or more structures (6, 7) are imitated on the platform (1) which can undergo a partial or partial displacement movement 8 in whole or in part.